DE2403713A1

DE2403713A1 - Waermetauscher

Info

Publication number: DE2403713A1
Application number: DE2403713A
Authority: DE
Inventors: Adrian Thompson
Original assignee: INT COMBUSTION Ltd
Current assignee: INT COMBUSTION Ltd
Priority date: 1973-01-30
Filing date: 1974-01-26
Publication date: 1974-08-08
Also published as: CA986918A; IT1004307B; ZA74626B; NL7401299A; FR2215598B1; AU6482174A; JPS5160055A; GB1418732A; FR2215598A1

Description

Beschreibung
zum Patentgesuch

der Firma INTERNATIONAL COMBUSTION LIMITED Nineteen Woburn Place, London, WClH ONA / England

betreffend:

"Wärmetauscher"

Die Erfindung bezieht sich auf Wärmetauscher und insbesondere auf Wärmetauscher für die AblöschkUhlung von Gasen.

Gemäß der Erfindung ist ein Wärmetauscher für die Kühlung eines Fluids mit einer das Fluid zwischen einem Einlaß und einem Auslaß führenden Leitung, die mindestens auf einem Teil ihrer Länge von einem Doppelkühlmittelkanal umschlossen ist, der einen ersten Abschnitt für die Führung des Kühlmittels zum FluideinlaiB, eine Kühlmittelströmung-Umkehreinrichtung und einen zweiten Kühlmittelkanalabschnitt zwischen dem ersten und der Fluidleitung umfaßt, gekennzeichnet durch eine Schutzeinrichtung zum Schützen mindestens der Umkehreinrichtung gegen die volle Betriebstemperatur des zu kühlenden Fluids.

Vorzugsweise ist die Schutzeinrichtung für die Ausbil-

dung stagnierender Fluidbedingungen im Bereich der Umkehreinrichtung ausgebildet. --'

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Vorzugsweise umfa.dt die Schutzeinrichtung ferner thermisch isolierendes Material.

Unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung soll ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel für einen Wärmetauscher gemäß der Erfindung beschrieben werden. Die Zeichnung stellt eine seitliche Schnittansicht dar.

Gemäß der- Zeichnung umfaßt der Wärmetauscher eine Mehrzahl von parallelen Einheiten, von denen nur eine dargestellt ist. Jede Einheit umfaßt eine zentrale Leitung 2 für die Aufwärtsströmung eines abzulöschenden heißen Gases in einem einzigen Durchgang. Das Gas strömt von einem unteren Heißgasbereich 1 nahe einer Gastrennwand 3 in einen oberen Bereich 5* der teilweise begrenzt wird durch eine obere Rohrplatte 14. Die Gastrennwand 3 trennt den Heildgasbereich 1, der eine feuerfeste Auskleidung 2o aufweist, von einem Bereich 21, der zwar unter dem gleichen Druck wie das Heißgas steht, jedoch stagnierend ist und wesentlich kühler.

Ein Doppelkühlmittelkanal umgibt jede Leitung 2. Er weist innere und äußere ringförmige Kanalabschnitte 6 bzw. 12 zwischen drei konzentrischen zylindrischen Rohren J₃ 8, 13 auf. Die Innenfläche des innersten Rohres 7 definiert die Leitung 2. An ihren unteren Enden sind das innerste und das äußerste Rohr 7 bzw. I3 miteinander verbunden durch einen halbtorischen Verbindungsring 17. Am oberen Ende öffnet sich der innere Kühlmittelkanalabschnitt 6 in einen gemeinsamen Auslaßsammler zwischen der oberen Rohrplatte 14 und einer Rohrplatte Io, wobei der Sammler mit einem Auslaßrohrstutzen 15 versehen ist. In ähnlicher Weise öffnet sich der äußere Kühlmittelkanalabschnitt 12 in einen Einlaßsammler zwischen cer Rohrplatte Io und einer Rohrplatte 9* wobei auch dieser Sammpier einen Einlaßrohrstutzen 11 aufweist. Um die Festigkeit zu verbessern und eine Verringerung der Dicke der Rohrplatten 9 und 14 zu ermöglichen, wird eine Anzahl von Spannstangen 16 verwendet, von denen hier nur eine dargestellt ist. Da die Rohrplatte Io nur dazu dient, der Druckdifferenz zwischen dem Kühlmitteleinlaßsammler

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und -auslaßsammler standzuhalten, kann sie einen verhältnismäßig dünnen Querschnitt a.ufweisen.

Um die thermische Expansion der Rohre 7, 8, 13 relativ zur Gastrennwand 3 aufzunehmen, ist ein kurzer Rohrstummel 4 axial in der Gastrennwand 3 positioniert, jedoch lose bezüglich seitlichen Verschiebungen; der Rohrstummel 4 ragt gleitbeweglich in das Rohr 7. Der Rohrstummel 4, der Verbindungsring 17 und das stromaufwärts liegende Ende des Rohres Ij5 sind von Tose gepacktem thermisch isolierendem Fasermaterial 18 umgeben, das zwischen die Gastrennwand 3 und einer Halterung 19 eingebettet ist. Ebenso wie der Rohrstummel 4 üben auch die Isolation 18 und die Halterung 19 keine Zug- oder Druckkräfte auf die Rohre J, 8 und 13 aus, die nur von den Rohrplatten 14, Io bzw. 9 getragen sind. Die Isolation 18 dient; dazu, den Wärmeübergang von dem Heißgasbereich 1 auf den kühleren, stagnierenden Bereich 21 zu reduzieren. Wegen der kühleren, stagnierenden Bedingungen oberhalb der Gastrennwand 3 und wegen des Kühleffekts des Kühlmittels zwischen den Rohren 13 und 8 sind die Schweißungen zwischen dem Verbindungsring 17 und den Rohren 13 und 7 sowie zwischen dem Rohr I3 und der Rohrplatte 9 gegen die volle Temperatur des Gases in dem Heißgasbereich 1 geschützt. Darüber hinaus werden die thermischen Bewegungen beim Anfahren oder Stillsetzen wegen der Art und Weise, in der die Rohre 7 und 8 und I3 nur an einem Ende aufgehangen sind, ohne weiteres aufgenommen. Differentielle thermische Bewegungen der Rohre 7 und I3 werden aufgenommen durch Abrollen des Verbindungsringes 17.

Im Betrieb des Wärmetauschers strömt Kühlwasser nach unten durch den Kanalabschnitt 12, wird durch den Verbindungsring I7 umgelenkt und strömt dann aufwärts durch den Kanalabschnitt 6, wobei dem Gas in der mittleren Leitung 2 Wärme entzogen wird. Man erkennt demgemäß, daß die Rohrplatten 9, Io und 14 und demgemäß auch ihre Verbindungen mit den Rohren I3, 8 bzw. 7 sich am kühleren Ende des Wärmetauschers befinden.

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Man erkennt auch, daiB dank der Tatsache, daß die zentrale Leitung 4 gerade ist und einen im wesentlichen gleichförmigen Querschnitt aufweist sowie nur einen einzigen Durchgang besitzt, die Reinigung erheblich erleichtert wird; dies ist von besonderem Vorteil, wenn der Wärmetauscher für das Ablöschen von Gasen verwendet wird, welche Feststoffpartikel mit sich führen.

In einer anderen (nicht dargestellten) Ausführungsform enthält das Rohr IJ einen Faltenbalg, um die Fähigkeit zum Ausgleichen unterschiedlicher thermischer Bewegungen weiter zu erhöhen.

- Patentansprüche -

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Claims

- Patentansprüche _£ H U O / I O

Wärmetauscher für die Kühlung eines Fluids mit einer das Fluid zwischen einem Einlaß und einem Auslaß führenden Leitung, die mindestens auf einem Teil ihrer Länge von einem Doppelkühlmittelkanal umschlossen ist, der einen ersten Abschnitt für die Führung des Kühlmittels zum Fluideinlaß, eine Kühlmittelströmung-Umkehreinrichtung und einen zweiten Kühlmittelkanalabschnitt zwischen dem ersten und der Fluidleitung umfaßt, gekennzeichnet durch eine Schutzeinrichtung zum Schützen mindestens der Umkehreinrichtung gegen die volle Betriebstemperatur des zu kühlenden Fluids.
2. Wärmetauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schutzeinrichtung für die Ausbildung stagnierender Fluidbedingungen im Bereich der Umkehreinrichtung ausgebildet ist.
3>. Wärmetauscher nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Schutzeinrichtung eine Trennwandung umfaßt, die sich über einen zu kühlendes Fluid enthaltenden Bereich erstreckt.
4. Wärmetauseher nach Anspruch J5, dadurch gekennzeichnet, daß die Trennwandung mit thermisch isolierendem Material hinterfüttert ist.
5. Wärmetauscher nach Anspruch J5 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Trennwand mit Spiel gegenüber der Fluidleitung bzw. dem Kühlmittelkanal ausgebildet und angeordnet ist.
6. Wärmetauscher nach Anspruch 5* dadurch gekennzeichnet, daß ein Rohrstumpf lose von der Trennwand gehalten ist und gleitbeweglich in die Fluidleitung ragt.
7. Wärmetauscher nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Kühlmittelkanal zwischen drei ineinander angeordneten Rohren ausgebildet ist, deren Innerstes mindestens einen Teil der Fluidleitung bildet.

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8. Wärmetauscher nach Anspruch Y, dadurch gekennzeichnet, dai3 die drei Rohre jeweils an einer zugeordneten Rohrplatte enden, die im Axialabstand voneinander angeordnet sind und deren äußere miteinander durch Spannstangen verbunden sind.

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